CN103309387B - 电压调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在负载电流从轻负载转换至重负载的情况下，瞬态响应特性也良好的电压调节器。构成为在构成输出电流检测电路的检测晶体管的栅极包括与差动放大电路的输出端子交流断开的电阻元件、与电压调节器的输出端子交流连接的电容元件。

Description

电压调节器
技术领域
本发明涉及电压调节器，更详细而言，涉及输出电流变动时的瞬态响应特性的改善。
背景技术
图6是包括以往的输出电流检测电路的电压调节器。差动放大电路104通过比较基准电压电路103的输出电压与分压电路106的输出电压，控制输出晶体管105的栅极－源极间电压，从而使输出端子102的电压成为期望的电压。输出电流检测电路107包括检测晶体管112、输出电流监视电路113和控制电路114。
此处，若电压调节器的输出电压102由于负载电流的增加而下降，则差动放大电路104进行动作，以增大输出晶体管105的栅极－源极间电压。输出晶体管105和检测晶体管112使用同一特性的、K值不同的晶体管，被连接为电流镜。所以，检测晶体管112流过与输出端子102的负载电流相应的电流Im。输出电流监视电路113将检测晶体管112流过的电流Im转换为电压并输出。控制电路114接收从输出电流监视电路113输出的电压，生成控制信号并输出。差动放大电路104从控制电路114接收控制信号，使偏置电流增加。
如以上说明，以往的电压调节器由于输出电流检测电路根据负载电流来控制差动放大电路104的偏置电流，因此瞬态响应特性好(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－96210号公报。
然而，在包括以往的输出电流检测电路的电压调节器中，由于利用差动放大电路104的输出信号来检测负载电流，控制差动放大电路104的偏置电流，因此对于输出电压的下降难以立即对应。即，存在如下问题：在负载电流从轻负载转换至重负载的情况下，由于差动放大电路104的偏置电流减小，因此检测输出电压的下降时的差动放大电路104的瞬态响应特性差。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种电压调节器，所述电压调节器在输出晶体管的栅极端子与检测晶体管的栅极端子之间连接电阻元件，在电压调节器的输出端子与检测晶体管的栅极端子之间包括电容元件。
根据本发明的电压调节器，对于随着负载电流的增加的输出电压的下降，检测晶体管能够迅速流过电流，因此输出电流检测电路能够使差动放大电路的偏置电流高速增加。由此，由于能够减小负载的增加所导致的输出电压的下降，因此能够改善瞬态响应特性。
附图说明
图1是示出包括第一实施方式的输出电流检测电路的电压调节器的电路图；
图2是示出包括第一实施方式的输出电流检测电路的电压调节器的其他例的电路图；
图3是示出包括第二实施方式的输出电流检测电路的电压调节器的电路图；
图4是示出包括第三实施方式的输出电流检测电路的电压调节器的电路图；
图5是示出第二和第三实施方式的电压检测电路的一个例子的电路图；
图6是示出包括以往的输出电流检测电路的电压调节器的电路图。
附图标记说明
102 输出端子；103 基准电压电路；104 差动放大电路；106 分压电路；107 电流检测电路；108 输出负载；113 输出电流监视电路；201 预驱动器（predriver）；301 电压检测电路；401 逻辑电路。
具体实施方式
〈第一实施方式〉
图1是示出包括第一实施方式的输出电流检测电路的电压调节器的电路图。本实施方式的电压调节器由基准电压电路103、差动放大电路104、输出晶体管105、分压电路106、输出电流检测电路107、电阻151和电容152构成。输出电流检测电路107由检测晶体管112、输出电流监视电路113和控制电路114构成。
接下来，说明本实施方式的电压调节器的要素电路的连接。
基准电压电路103将输出端子连接于差动放大电路104的反相输入端子。分压电路106设在输出端子102与Vss端子100之间，其输出端子与差动放大电路104的同相输入端子连接。差动放大电路104将输出端子连接于输出晶体管105的栅极。电阻151设在差动放大电路104的输出端子与检测晶体管112的栅极之间。电容152设在检测晶体管112的栅极与输出端子102之间。输出晶体管105将源极连接于Vin端子，将漏极连接于输出端子102。检测晶体管112将源极连接于Vin端子，将漏极连接于输出电流监视电路113。输出电流监视电路113将输出端子连接于控制电路114。控制电路114将输出端子连接于差动放大电路104的动作电流控制端子。
接下来，说明本实施方式的电压调节器的动作。
输出晶体管105的栅极利用电阻151与差动放大电路104的输出端子交流（AC）分离，利用电容152的电容耦合与输出端子102交流耦合。
若负载108从轻负载变动至重负载，则从输出端子102向负载108流动的电流增加，输出端子102的电压下降。此处，检测晶体管112的栅极能够利用电阻151和电容152的作用，来接收输出端子102的输出电压的下降。所以，不用等待差动放大电路104的输出晶体管105的栅极－源极间电压的控制，就能利用检测晶体管112在输出电流监视电路113流过电流。其结果是，能够经由控制电路114使差动放大电路104的偏置电流增加。之后，差动放大电路104利用分压电路106的输出电压来控制输出晶体管105，从而检测晶体管112向输出电流监视电路113供给电流。其结果是，能够流过与负载108相应的差动放大电路104的偏置电流。
如以上说明，由于本实施方式的电压调节器通过用输出端子102的输出电压的变动来控制检测晶体管112的栅极，从而对于输出电流的变动能够快速控制差动放大电路104的偏置电流，因此能够改善瞬态响应特性。
此外，如图2所示，也可以与输出晶体管105并联地追加与检测晶体管112成为电流镜连接的预驱动器201。
若这样构成，则在输出电流从轻负载变动至重负载的情况下，能够在输出降低时利用电容152的电容耦合，使预驱动器201的栅极－源极间电压增大，从预驱动器供给输出电流。所以，由于利用从预驱动器201向输出供给的电流来进行动作以提升输出电压102，因此能够进一步改善瞬态响应性。
〈第二实施方式〉
图3是示出包括第二实施方式的输出电流检测电路的电压调节器的电路图。本实施方式的电压调节器在第一实施方式的电路中追加了电压检测电路301。电压检测电路301设在输出端子102与Vss端子100之间，将输出端子连接于检测晶体管112的栅极。
接下来，说明第二实施方式的电压调节器的动作。
在负载108从轻负载变动至重负载的情况下，电压检测电路301接收输出端子102的输出电压的变动，输出用于使检测晶体管112的栅极电压直接降低的电压和电流。所以，利用检测晶体管112，能够在输出电流监视电路113流过电流。其结果是，能够经由控制电路114使差动放大电路104的偏置电流增加。由此，由于能够使差动放大电路104的偏置电流比第一实施方式更快地增加，因此能够进一步改善瞬态响应性。
此处，电压检测电路301是在检测到输出端子102的电压的下降时，输出端子成为Vss端子的电压的电路即可，例如可以由图5所示的电路构成。
图5所示的电压检测电路301由耗尽型NMOS晶体管501、502、503、504、电容505和电阻506构成。使输入端子510连接于电压调节器的输出端子102，使输出端子511连接于检测晶体管112的栅极。
此外，在图3的电路中，即使没有电容152也能够得到同样的效果。
另外，也可以与输出晶体管105并联地追加与检测晶体管112成为电流镜连接的预驱动器201。
〈第三实施方式〉
图4是示出包括第三实施方式的输出电流检测电路的电压调节器的电路图。本实施方式的电压调节器在第二实施方式的电路中，将电压检测电路301的输出经由逻辑电路401(例如OR电路)输入至控制电路114。
接下来，说明第三实施方式的电压调节器的动作。
在负载108从轻负载变动至重负载的情况下，电压检测电路301接收输出端子102的输出电压的变动，经由逻辑电路401向控制电路114输出使差动放大电路104的偏置电流增加的信号。逻辑电路401取电压检测电路301的信号与输出电流监视电路113的输出电压的逻辑和(OR电路的情况下)，向控制电路114输出信号。其结果是，能够经由控制电路114使差动放大电路104的偏置电流增加。由此，由于能够使差动放大电路104的偏置电流比其他实施方式更快地增加，因此能够进一步改善瞬态响应性。
此外，在图4的电路中，即使没有电阻151和电容152也能够得到同样的效果。
另外，也可以与输出晶体管105并联地追加与检测晶体管112成为电流镜连接的预驱动器201。

Claims (5)

1.一种电压调节器，包括：差动放大电路，将基于输出电压的电压与基准电压之差放大；以及输出晶体管，由所述差动放大电路控制，向输出端子输出期望的所述输出电压，所述电压调节器特征在于，包括：
电流检测电路，包括栅极连接于所述差动放大电路的输出端子的检测晶体管、连接于所述检测晶体管的漏极的输出电流监视电路以及连接于所述输出电流监视电路的输出端子的控制电路，检测所述电压调节器的输出端子的输出电流，控制所述差动放大电路的偏置电流；
电阻元件，连接于所述差动放大电路的输出端子与所述检测晶体管的栅极之间；以及
电容元件，连接于所述电压调节器的输出端子与所述检测晶体管的栅极之间，
构成为：若负载从轻负载变动至重负载，则所述检测晶体管的栅极利用所述电阻元件和所述电容元件的作用，来接收所述输出端子的输出电压的下降。
2.一种电压调节器，包括：差动放大电路，将基于输出电压的电压与基准电压之差放大；以及输出晶体管，由所述差动放大电路控制，向输出端子输出期望的所述输出电压，所述电压调节器特征在于，包括：
电流检测电路，包括栅极连接于所述差动放大电路的输出端子的检测晶体管、连接于所述检测晶体管的漏极的输出电流监视电路以及连接于所述输出电流监视电路的输出端子的控制电路，检测所述电压调节器的输出端子的输出电流，控制所述差动放大电路的偏置电流；
电阻元件，连接于所述差动放大电路的输出端子与所述检测晶体管的栅极之间；以及
电压检测电路，连接于所述电压调节器的输出端子与接地端子之间，检测所述电压调节器的输出端子的电压的下降，所述电压检测电路的输出端子与所述检测晶体管的栅极连接而进行控制以使该检测晶体管的栅极的电压为接地电压。
3.如权利要求1或2所述的电压调节器，其特征在于，
包括作为预驱动器的晶体管，所述预驱动器的栅极与所述检测晶体管的栅极连接，源极与所述输出晶体管的源极连接，漏极与所述输出晶体管的漏极连接。
4.一种电压调节器，包括差动放大电路，将基于输出电压的电压与基准电压之差放大；以及输出晶体管，由所述差动放大电路控制，向输出端子输出期望的所述输出电压，所述电压调节器特征在于，包括：
电流检测电路，包括栅极连接于所述差动放大电路的输出端子的检测晶体管、连接于所述检测晶体管的漏极的输出电流监视电路以及连接于所述输出电流监视电路的输出端子的控制电路，检测所述电压调节器的输出端子的输出电流，控制所述差动放大电路的偏置电流；以及
电压检测电路，连接于所述电压调节器的输出端子与接地端子之间，检测所述电压调节器的输出端子的电压的下降，经由逻辑电路向所述控制电路输出检测信号，
构成为：若负载从轻负载变动至重负载，则所述电压检测电路接收所述输出端子的输出电压的变动，向所述控制电路输出使所述差动放大电路的偏置电流增加的信号。
5.如权利要求4所述的电压调节器，其特征在于，包括：
电阻元件，连接于所述差动放大电路的输出端子与所述检测晶体管的栅极之间；
电容元件，连接于所述电压调节器的输出端子与所述检测晶体管的栅极之间；以及
预驱动器即晶体管，栅极与所述检测晶体管的栅极连接，源极与所述输出晶体管的源极连接，漏极与所述输出晶体管的漏极连接。
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